CN206349447U - 一种基于乙醇的高温燃料电池系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种基于乙醇的高温燃料电池系统。本实用新型的技术方案是：一种基于乙醇的高温燃料电池系统，包括模块化设置的电堆发电模块、重整制氢模块、乙醇供给模块以及水供给模块，所述乙醇供给模块与水供给模块连接至重整制氢模块，所述重整制氢模块连接至电堆发电模块，所述重整制氢模块与电堆发电模块之间设置有CO去除装置，所述重整制氢模块包括重整室以及设置在重整室内的催化剂，所述重整制氢模块包括用于加热汽化乙醇的蒸发部以及重整室的电加热装置，所述电加热装置为氮化硅电加热片，所述电堆发电模块包括排气口，所述排气口连接有换热器，所述换热器为重整制氢模块的加热汽化乙醇提供热量。本实用新型提供的方案安全、方便携带以及发电量更高。

Description

一种基于乙醇的高温燃料电池系统
技术领域
本实用新型涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种基于乙醇的高温燃料电池系统。
背景技术
随着对新能源技术的重视，氢燃料电池的研究也经开展很久，现有技术中的氢燃料电池的原料通常是纯氢气或者是甲醇经过重整反应生成氢气再经过电堆发电。直接使用纯氢气作为原料的方案，因为纯氢气的制取成本以及存储成本非常高，这就限制了使用纯氢气作为原料的氢燃料电池的应用范围，使用甲醇作为氢燃料电池的原料的技术已经非常成熟，但是甲醇本身的热值相对乙醇较低，另外甲醇具有一定的毒性，使得利用甲醇燃料电池制成的便携式供电装置具有一定的安全隐患，因此，本实用新型人提出一种以乙醇为原料的高温燃料电池系统，特别适用于便携式供电装置的制作。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型的主要目的在于提供一种安全、方便携带以及发电量更高的基于乙醇的高温燃料电池系统。
为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种基于乙醇的高温燃料电池系统，包括模块化设置的电堆发电模块、重整制氢模块、乙醇供给模块以及水供给模块，所述乙醇供给模块与水供给模块连接至重整制氢模块，所述重整制氢模块连接至电堆发电模块。
优选的，所述重整制氢模块与电堆发电模块之间设置有CO去除装置。
优选的，所述重整制氢模块包括重整室以及设置在重整室内的催化剂，所述重整制氢模块包括用于加热汽化乙醇的蒸发部以及重整室的电加热装置。
优选的，所述电加热装置为氮化硅电加热片。
优选的，所述电堆发电模块包括排气口，所述排气口连接有换热器，所述换热器为重整制氢模块的加热汽化乙醇提供热量。
本实用新型相对于现有技术具有如下优点，利用甲醇无毒和方便携带的特性作为高温燃料电池的原料，其具有比甲醇更好的携带性，更加容易获取，且其本身含有的热值高，能量密度比甲醇高。其中电堆发电模块、重整制氢模块、乙醇供给模块以及水供给模块为主体部件，采用模块化设计，能够方便更换和携带，因为基于乙醇的高温燃料电池系统需要的温度较高，其中重整制氢模块的总体反应为C2H3OH+ 3H2O→6H2+2CO2，其相比甲醇能够产生更多的氢气，因此，能够产生更多的电能。乙醇供给模块与水供给模块可以采用自阻断注入口设计，能够方便快速的注入乙醇和水，使得整个方案更加方便携带。
附图说明
图1为本实用新型的一种基于乙醇的高温燃料电池系统的结构示意图。
图中：1、电堆发电模块；2、重整制氢模块；3、乙醇供给模块；4、水供给模块；5、CO去除装置；6、重整室；7、电加热装置；8、排气口；9、换热器。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，一种基于乙醇的高温燃料电池系统，包括模块化设置的电堆发电模块1、重整制氢模块2、乙醇供给模块3以及水供给模块4，所述乙醇供给模块3与水供给模块4连接至重整制氢模块2，所述重整制氢模块2连接至电堆发电模块1。
本实用新型的一种基于乙醇的高温燃料电池系统，利用甲醇无毒和方便携带的特性作为高温燃料电池的原料，其具有比甲醇更好的携带性，更加容易获取，且其本身含有的热值高，能量密度比甲醇高。其中电堆发电模块1、重整制氢模块2、乙醇供给模块3以及水供给模块4为主体部件，采用模块化设计，能够方便更换和携带，因为基于乙醇的高温燃料电池系统需要的温度较高，其中重整制氢模块2的总体反应为C2H3OH+ 3H2O→6H2+2CO2，其相比甲醇能够产生更多的氢气，因此，能够产生更多的电能。乙醇供给模块3与水供给模块4可以采用自阻断注入口设计，能够方便快速的注入乙醇和水，使得整个方案更加方便携带。
优选的，所述重整制氢模块2与电堆发电模块1之间设置有CO去除装置5。整制氢模块的总体反应为C2H3OH+ 3H2O→6H2+2CO2，其中乙醇首先在催化剂的作用下发生裂解反应CH3OH→3H2+CO，接着CO去除装置5开始发生反应CO+H2O→CO2+H2以及CO+3H2→CH4+H2O，CO去除装置5能够有效去除CO，防止催化剂中毒，保证了重整反应的进行。
优选的，所述重整制氢模块2包括重整室6以及设置在重整室6内的催化剂，所述重整制氢模块2包括用于加热汽化乙醇的蒸发部以及重整室6的电加热装置7。电加热装置7用来启动整个高温电池系统时的加热，使得乙醇能够快速汽化，重整室6也能够快速达到反应所需的温度，相较于采用燃烧供热的方式，采用电加热装置7进行供热升温提高了整个系统的启动速度。
优选的，所述电加热装置7为氮化硅电加热片。氮化硅电加热片具有极速升温的特性，能够在极短的时间内产生大量的热，使得乙醇溶液能够快速汽化，重整室6能够快速升温。
优选的，所述电堆发电模块1包括排气口8，所述排气口8连接有换热器9，所述换热器9为重整制氢模块2的加热汽化乙醇提供热量。
排气口8以及换热器9的设置是为了提高整个高温燃料电池系统的热利用率，在启动时，乙醇汽化以及重整室6加热采用电加热的方式，在正常工作时，电堆发电模块1中余气以及余热能够对乙醇汽化以及重整室6的加热提供充足的热量，余气中含有未反应完全的氢气，这部分氢气可以在重整制氢模块2处发生无焰燃烧来产生热量，使得整个高温燃料电池系统更加的节能环保。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于乙醇的高温燃料电池系统，其特征在于：包括模块化设置的电堆发电模块、重整制氢模块、乙醇供给模块以及水供给模块，所述乙醇供给模块与水供给模块连接至重整制氢模块，所述重整制氢模块连接至电堆发电模块。
2.根据权利要求1所述的一种基于乙醇的高温燃料电池系统，其特征在于：所述重整制氢模块与电堆发电模块之间设置有CO去除装置。
3.根据权利要求1所述的一种基于乙醇的高温燃料电池系统，其特征在于：所述重整制氢模块包括重整室以及设置在重整室内的催化剂，所述重整制氢模块包括用于加热汽化乙醇的蒸发部以及重整室的电加热装置。
4.根据权利要求3所述的一种基于乙醇的高温燃料电池系统，其特征在于：所述电加热装置为氮化硅电加热片。
5.根据权利要求1所述的一种基于乙醇的高温燃料电池系统，其特征在于：所述电堆发电模块包括排气口，所述排气口连接有换热器，所述换热器为重整制氢模块的加热汽化乙醇提供热量。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106299439A (zh) * 2016-11-08 2017-01-04 常州博能新能源有限公司 一种基于乙醇的高温燃料电池系统
CN106784919A (zh) * 2016-11-28 2017-05-31 苏州氢洁电源科技有限公司 一种基于乙醇的高温燃料电池系统
CN115084603A (zh) * 2021-03-12 2022-09-20 北汽福田汽车股份有限公司 一种重整制氢燃料电池系统及其车辆以及热能回收方法

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